扩频通信概述演示教学

通信抗干扰技术
当前采用的抗干扰技术主要有以下几种。 1) 扩展频谱技术
扩展频谱技术具有很强的抗干扰能力, 可以抗 击多种人为干扰, 是发展非常迅速的一种抗干
扰技术。 2) 开发强方向性的毫米波频段
在毫米波波段，频段很宽，采用视距传播，方 向性很强，有利于增加抗干扰性能。
3) 加密技术 加密技术用于防止传送的信息被敌方截获、
1950 年 Basore 首 先 提 出 把 这 种 扩 频 系 统 称 作 NOMACS（Noise Modulation and Correlation Detection System）这个名称被使用相当长的时 间。
1952年由林肯实验室研制出P9D型NOMACS 系 统，并进行了试验。
用什么方法，都不可能实现无差错传输。 Shannon公式给出了信道容量与带宽和信噪比之间的
关系。
1948年6月到10月，香农在《贝尔 系统技术杂志》上连载发表了《通 讯的数学原理》。1949年，香农又 在该杂志上发表了《噪声下的通 信》。这两篇论文为信息论奠定了 基础。
人们通常将香农于1948年10月发表 的论文《通信的数学原理》作为现 代信息论研究的开端。
第一章 扩频通信概述
1.1 产生背景及历史回顾
扩频通信产生的背景—通信中的抗干扰 通信中的干扰类型 1）自然干扰： 大气噪声 热噪声 多址干扰 多径干扰 工业干扰 其他通信设备的同频干扰等
人为干扰主要有: 单频干扰, 或称为固频干扰。 这种干扰的干
扰 频 率 fJ 正 好 对 准 对 方 的 通 信 频 率 fs, 即 fJ=fs, 形成同频干扰。
过增加信号带宽来减小发送信号功率, 也可通过增加发送信号功率来减小信号 带宽。也就是说, 在信道容量不变的条 件下, 信号功率和信号带宽可以互换。
例 1 某一系统的信号带宽为8 kHz, 信 噪比为7, 求信道容量C。 在C不变的情 况下, 信号带宽分别增加一倍和减小一 半, 求此信号功率的相对变化为多少？
扩频通信的发展经历
有关扩频通信技术的观点最早是在1941年由 好莱坞女演员海蒂.拉玛(Hedy Lamarr)和钢 琴家George Antheil提出的，并申请了美国 专利#2.292.387。不过，当时该技术并没有 引起美国军方的重视。
Hedy Lamarr
1949年美国的国家电话电报公司的子公司的联 邦电信实验室，Derosa和Rogoff提出设想并生 成出伪噪声信号和相干检测的通信系统，成功 地工作在New Jersey和California之间的通信 线路上。
由于在信息科学领域的卓越贡献， 香农被称为 “信息论之父”。
克劳德. 艾尔伍德. 香农(Claude Elwood Shannon 1916—2001)
关于Shannon公式的讨论 1）(S/N) → ∞ 2） B → ∞
扩频通信的理论依据
根据shannon公式可得出 C≈1.44(S/N)B 这说明在一定的信道容量条件先把有用 信号接收下来, 再经放大和噪声污染后 发送出去, 对有用信号实施干扰。
(6) 宽带阻塞式干扰。这种干扰是在整 个信号的通信频带内施放很强的干扰信 号，其干扰功率与带宽成正比，使通信 一方在整个通信频带内都无法保证正常 的通信。
干扰与抗干扰技术的发展
窄带干扰。 这种干扰的干扰频率fJ对准对方 的通信频率fs, 干扰信号的频带很窄, 可以
与有用信号频带相比拟。
(3) 正弦脉冲干扰。 这种干扰类似于单 频干扰, 不同点在于其发送是以脉冲形 式发送的, 其峰值功率较强。
(4) 跟踪式干扰。 由一个频率跟踪系统 和干扰机组成, 先测定通信频率, 然后 将干扰机干扰信号频率对准通信频率进 行干扰。
1985年之后民用扩频通信系统发展。
最近的二十几年扩频技术的应用： GPS 卫星通信系统 CDMA
1.2 扩频通信的理论基础
香农（Shannon）公式 信道容量是信道在无差错传输下所能达到的最大传
输速率。 信道容量具有如下的意义： 当传输速率不大于信道容量时，总可以找到一种方
法，实现无差错的传输。 但如果想要达到的传输速率大于信道容量，则无论
1955年生产成功并通过了测试。之后，美国 海军和空军开始验证各自的扩频系统，空军 使 用 名 称 为 “ Phatom” （ 鬼 怪 ， 幻 影 ） 和 “ Hush-Up” （ 遮 掩 ） ， 海 军 使 用 名 称 为 “Blades”（浆叶），美国海军采用跳频扩 频方案。
1976年第一部扩频通信的概述性专著： Spread Spectrum Systems发表。
1978年在日本举行的国际无线通信咨询 委员会(CCIR)全会对扩频通信进行专门 研究。
1982年美国第一次军事通信会议展示了 扩频通信在军事通信中的主导作用，报 告了扩频通信在军事通信各领域的应用， 并开始民用扩频通信的调查。
同年第一部扩频通信的理论性专著 Coherent Spread Spectrum 问世。
窃听, 它在保密通信中是一个重要的技术手段。 4) 猝发通信技术 这种通信方式在通信的时间上有很大的随机性,
在非常短的时间内, 将要发送的信号发送出去, 其它时间处于静止状态, 使干扰机很难捕捉到 这种猝发信号, 因此具有很强的抗干扰的能力。
5) 天线零相技术
这种技术是将天线方向图的零点对准干扰机, 而将 主瓣对准发信机, 这样, 对接收机而言, 既能接收 到有用信号, 又可将干扰信号大大地衰减, 从而达 到抗干扰的目的。
6) 分集技术
分集技术包括空间分集、 频率分集、 角度分集、 极化分集等。
其中扩频通信是其中发展较快应用广泛的一种技术。
什么是扩频通信
发送端将原信号展成带宽为原信号的成百上 千倍的低功率谱密度的宽带信号，在接收端 对接收信号进行解扩，恢复出原来的窄带信 号。
信号带宽是信息带宽的几百倍至几千倍。 发送端扩频，接收端解扩，在做无用功吗？